El Sonido y los Fenómenos Ondulatorios: Propagación, Características y Efectos

El Sonido: Propagación y Características

El sonido es una vibración o perturbación mecánica de un cuerpo que se propaga en forma de ondas sonoras a través de un medio natural elástico. La onda sonora, mediante la cual se propaga el sonido, es una onda longitudinal. Se trata de sucesivas compresiones y dilataciones del medio, de modo que en todos los puntos del medio se producen variaciones de presión; por ello, también se les denomina ondas de presión.

Velocidad de las Ondas Sonoras

La velocidad de las ondas sonoras es independiente de la frecuencia, la fuente sonora y la intensidad, pero depende del medio de propagación.

Eco y Reverberación

• Eco: Se produce cuando un sonido emitido regresa después de reflejarse en una superficie.
• Reverberación: Ocurre al superponerse el sonido reflejado con el incidente, prolongando la duración del sonido original.

Intensidad Sonora

• Intensidad objetiva: Es la energía que transporta una onda sonora por unidad de tiempo a través de la unidad de superficie perpendicular a la dirección de propagación de la onda.
• Intensidad subjetiva: Es la sensación sonora de mayor o menor intensidad que percibe el ser humano. La intensidad sonora depende de la amplitud de la onda y de su frecuencia; se mide en decibelios (dB).

Tono y Timbre

• Tono: Depende de la frecuencia de la onda sonora. Las ondas de baja frecuencia (pocas vibraciones por segundo) se perciben como graves, mientras que las de alta frecuencia (muchas vibraciones por segundo) se perciben como agudas. La frecuencia es igual al número de compresiones y dilataciones que tienen lugar en un punto del medio cada segundo.
• Timbre: Permite distinguir dos sonidos de igual intensidad y tono emitidos por dos focos sonoros distintos. Depende de la forma de la onda sonora. Ningún foco emisor ejecuta una vibración armónica pura, sino una vibración armónica de frecuencia determinada acompañada de un conjunto de vibraciones de frecuencias múltiplos de la fundamental, denominados armónicos.

Efecto Doppler

El efecto Doppler se produce cuando la fuente de ondas y el observador están en movimiento relativo con respecto al medio material en el cual la onda se propaga. La frecuencia de las ondas observadas es diferente de la frecuencia de las ondas emitidas por la fuente.

Espejismos

Un espejismo es una ilusión óptica en la que los objetos lejanos aparecen reflejados en una superficie lisa como si se estuviera contemplando una superficie líquida que, en realidad, no existe.

• Espejismos inferiores: Son los más comunes y se producen cuando el aire más cercano a la superficie está más caliente (y, por lo tanto, menos denso) que el aire que se encuentra justo encima.
• Espejismos superiores: Se producen cuando el aire cercano a la superficie es más frío (y, por lo tanto, más denso) que el aire que se encuentra justo encima.

Fenómenos Ondulatorios

Principio de Huygens

El principio de Huygens establece que cada punto de un frente de ondas se convierte en un foco puntual emisor de ondas elementales secundarias de igual velocidad y frecuencia que la onda inicial, cuya superficie envolvente constituye el nuevo frente de ondas.

Frente de Ondas

Un frente de ondas es la superficie formada por todos los puntos que son alcanzados por una onda al mismo tiempo. Todos los puntos de un frente de ondas tienen la misma fase o igual estado de vibración. Las líneas perpendiculares al frente de ondas en cada punto se llaman rayos e indican la dirección de propagación del movimiento ondulatorio.

Difracción

La difracción es la desviación de la propagación rectilínea de las ondas cuando estas atraviesan una abertura o pasan próximas a un obstáculo. Su magnitud depende de la relación existente entre la longitud de onda y las dimensiones del obstáculo. Si la abertura es de tamaño superior a la longitud de onda, las ondas se propagan siguiendo la dirección rectilínea. Si la abertura es de tamaño comparable a la longitud de onda, los rayos cambian su dirección al llegar a ella.

Reflexión

La reflexión es el fenómeno por el cual, al llegar una onda a la superficie de separación de dos medios, es devuelta al primero de ellos junto con una parte de la energía del movimiento ondulatorio, cambiando su dirección de propagación.